固体力学实验（第五章）.pptVIP

材料力学主要测试方法 常见的光测实验方法 光测法的传感元件 光测与电测 4.1 光弹性仪 光源部分 起偏镜——把来自光源的自然光变成平面偏振光 检偏镜——用来检验光波通过的情况 正交平面偏振布置——起偏镜与检偏镜的偏振轴互相垂直放置(暗场) 平行平面偏振布置——起偏镜与检偏镜的偏振轴互相平行放置(明场) 偏振部分——平面偏振光场 P?A 正交平面偏振光场 暗场 P//A 平行平面偏振光场 明场 偏振部分——圆偏振光场 4.2 平面应力—光学定律 4.2 平面应力—光学定律 4.3 平面应力模型在偏振光场中的光学效应 光经起偏镜后的强度： 光强I为零时有以下四种情况 ： ① K=0，这与实际情况不符，因为只有在无光源时K才会是零。 ②δ=0，由公式 可知σ1=σ2，符合这些条件的点称为各向同性点。如果σ1=σ2=0则称为零应力点，这种点在模型上皆为黑点（因为光强等于零），例如纯弯曲梁上中性轴上各点σ==0，故模型中性层处为一条黑线。 ③sin(2?)=0，得? =(n??/2) (n=0,1,2,3……)这说明模型上某点主应力方向与偏振镜光轴重合，模型上也呈黑点，这类黑点构成的连续黑线称为等倾线，等倾线上各点的主应力方向都相同，而且偏振镜光轴的方向也就是主应力的方向。 ④ 令f=?/c为材料条纹值，该值可用实验方法测定。 上式表明，当模型中某点的主应力差值为f/d的整数倍时，则此点在模型上呈黑点，当主应力差为f/d的某同一整数倍的各个暗点，构成连续的黑线称为等差线（在此线上各点的主应力差均相等） 等差线级数 当等差线条纹级数n=0,1,2,······ 都满足消光条件，幕上都呈黑线。 确定条纹级数的关键——找出零级，即?1＝ ?2包括?1＝?2＝0 和?1＝?2≠0 ，由于应力分布的连续性，等差线不仅是连续的，条纹级数的变化也是连续的，只要确定了零级，则依次一级，二级也就能确定了。 确定零级的方法：用白光作光源，零级等差线在白光中总是呈黑色的，并且只有零级等差线才呈黑色。同一颜色必定是同级等差线，按颜色来就能确定级数了，这时的等差线又称为等色线。 在使用单色光源时，等倾线与等差线都呈黑色，不易辨认，为了消除等倾线以获得清晰的等差线图，在光弹性仪两偏振镜之间装上二块1／4波长片，形成圆偏振光场进行检测。 在使用单色光源时，等倾线与等差线都呈黑色，不易辨认，为了消除等倾线以获得清晰的等差线图，在光弹性仪两偏振镜之间装上二块1／4波长片，形成圆偏振光场，则光强为 4.4 非整数级条纹数的测定 1. 旋转检偏镜法 1. 旋转检偏镜法 1. 旋转检偏镜法 1. 旋转检偏镜法 2. 补偿器法 4.5 等倾线的描绘及特征 4.5 等倾线的描绘及特征 4.5 等倾线的描绘及特征 * 固体力学实验 第五章 光弹性基础 常用的实验方法： 机械 电测 光测 光弹性法，云纹干涉法，数字(电子)散斑法等。 机械变量 ? ? 光参量 光弹性实验和电测实验相比则具有全场分析和直观性的特点。 光源部分 偏振部分 投影部分 平行光 平行光 平面偏振光 圆偏振光 圆偏振光 平面偏振光 光源 准光镜 检偏镜 ?波片 起偏镜 ?波片 模型 成像透镜 屏幕 白色光 单色光 ? 起偏镜与检偏镜 正交平面偏振布置时，观察到的光场为暗场 ；平行平面偏振布置，此时，观察到的光场为亮场。 实现：仅起偏镜P＋检偏镜A 实现：仅起偏镜P＋2个1/4波片＋检偏镜A 实验证明：当平面偏振光垂直射入受平面应力的模型时，由于模型具有暂时双折射现象，平面偏振光即沿两个主应力?1和?2方向分解成两束平面偏振光。这两束偏振光在模型内的传播速度（或折射率）是不同的。因此，透过模型后产生光程差与主应力差的数值有关。 n0、n1和n2分别代表模型不受力时、?1和?2方向的折射率。 透过模型后的光程差： 称为模型的光学常数。 透过模型后的光程差： 平面光弹性应力—光学定律也可以表示为位相差： 一、在正交平面偏振光场中的光学效应 ? SA S3 S4 ?1 ?2 P A ? Sp S1 S2 ?1 ?2 P A 其中变量： θ──模型上任一点σ1与检偏镜偏振轴夹角。 σ1-σ2 ——模型上任一点应力差。 a、反复加载，等倾线不变，等差线改变。 区分等倾线与等差线 b、同步旋转起偏镜与检偏镜，等倾线改变，等差线不变。 c、等倾线较粗，等差线较细。 看演示（用单色光）